【導(dǎo)讀】《電機(jī)能效提升計(jì)劃（2021-2023）》中提到，加快高效節(jié)能電機(jī)推廣應(yīng)用，推進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)智能化，電機(jī)系統(tǒng)數(shù)字化應(yīng)用。ZLM3100S電機(jī)驅(qū)動(dòng)器為此量身設(shè)計(jì)，助力工業(yè)風(fēng)機(jī)、水泵行業(yè)電機(jī)能效提升改造。
永磁同步電機(jī)（PMSM）在轉(zhuǎn)子上使用永磁體提供勵(lì)磁，因此轉(zhuǎn)子上無(wú)銅損和鐵損，另一方面無(wú)勵(lì)磁電流，不需要從電網(wǎng)吸收無(wú)功電流，所以電機(jī)在很寬的負(fù)載范圍內(nèi)能保持接近于1的功率因數(shù)，高效節(jié)能。
隨著近十年來(lái)高耐熱性、高磁性能永磁體的成功研發(fā)并產(chǎn)業(yè)化，集成電路和電力電子元件技術(shù)的快速發(fā)展，永磁同步電機(jī)迎來(lái)了一個(gè)黃金時(shí)代，在新能源汽車(chē)、軌道交通、電梯、醫(yī)療器械、石油化工、家電、風(fēng)機(jī)、水泵等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。風(fēng)機(jī)主要應(yīng)用于冶金、電力、城市軌道交通、養(yǎng)殖、工廠、高層建筑等各種場(chǎng)所通風(fēng)換氣，本章將帶大家快速使用ZLM3100S驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)風(fēng)機(jī)。
驅(qū)動(dòng)器工作原理簡(jiǎn)述
永磁同步電機(jī)的定子有三相繞組，三角形的聯(lián)結(jié)方式由于三相繞組不完全對(duì)稱(chēng)，內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生環(huán)流，所以基本上都為星形聯(lián)結(jié)方式，將定子三相繞組接到示波器測(cè)量它的電壓，勻速轉(zhuǎn)動(dòng)它的轉(zhuǎn)子，可以在示波器上看到3根正弦曲線，而且三根曲線兩兩相位差為120°，這是發(fā)電機(jī)。那么反過(guò)來(lái)我們?cè)谟来磐诫姍C(jī)定子的三相線圈上輸入三相正弦電壓，相位差兩兩相差120°，就可以讓永磁同步電機(jī)平穩(wěn)高效地運(yùn)轉(zhuǎn)，就是電動(dòng)機(jī)啦。
驅(qū)動(dòng)器的工作原理是先將三相（或單相）電壓整流、濾波得到直流電，然后使用 SVPWM 技術(shù)產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)三相逆變電路，合成出等效的三相正弦電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
圖1 驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)框圖
ZLM3100S驅(qū)動(dòng)器介紹
圖2 ZLM3100S驅(qū)動(dòng)器
1. 簡(jiǎn)介
ZLM3100S是新一代風(fēng)機(jī)、水泵高效節(jié)能的永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，該驅(qū)動(dòng)器可以裝在電機(jī)尾部，和電機(jī)進(jìn)行全封閉一體式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)緊湊，防護(hù)能力強(qiáng)；高功率密度，節(jié)能、高效，符合國(guó)家能效等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；該電機(jī)驅(qū)動(dòng)器采用無(wú)感矢量變頻技術(shù)，具有節(jié)能、安靜、高可靠等特點(diǎn)；采用無(wú)位置傳感器的技術(shù)，零速啟動(dòng)，自動(dòng)弱磁控制，最大轉(zhuǎn)矩控制等功能；其中支持“電壓自適應(yīng)”算法，硬件無(wú)高壓電解電容器設(shè)計(jì)和“高壓電源變換”技術(shù)，主板體積小、發(fā)熱量低、抗干擾能力強(qiáng)、壽命長(zhǎng)。
2. 驅(qū)動(dòng)器參數(shù)
ZLM3100S驅(qū)動(dòng)器快速使用
ZLM3100S驅(qū)動(dòng)器使用無(wú)感FOC控制，通過(guò)精確地控制磁場(chǎng)大小與方向，使得電機(jī)的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)、噪聲小、效率高，并且具有高速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，其缺點(diǎn)在于需要進(jìn)行參數(shù)整定，匹配電機(jī)參數(shù)。
1. 標(biāo)配電機(jī)參數(shù)
使用標(biāo)配電機(jī)參數(shù)差不多的電機(jī)，可直接使用ZLM3100S驅(qū)動(dòng)器平穩(wěn)驅(qū)動(dòng)。
2. 安裝散熱器
IGBT模塊是大功率器件，在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，IGBT模塊正常工作時(shí)結(jié)溫的范圍是-40℃~150℃，驅(qū)動(dòng)器輸出功率較大時(shí)需要安裝散熱器輔助散熱，才能將IGBT模塊的溫度控制在工作范圍內(nèi)。一般將驅(qū)動(dòng)器安裝在電機(jī)后端蓋，利用電機(jī)殼體散熱，自然冷卻。
圖3 散熱器安裝過(guò)程
3. 驅(qū)動(dòng)器接線
ZLM3100S驅(qū)動(dòng)器單臺(tái)設(shè)備接線圖如下圖所示，多臺(tái)設(shè)備連接可根據(jù)單臺(tái)設(shè)備接線圖擴(kuò)展。示例中使用空氣開(kāi)關(guān)作為主開(kāi)關(guān)，由于空氣開(kāi)關(guān)不能頻繁操作，所以這適用于不需要頻繁通斷電的使用場(chǎng)景，若需要頻繁通斷電，需要在空氣開(kāi)關(guān)和驅(qū)動(dòng)器電源之間加裝接觸器。驅(qū)動(dòng)器作為從設(shè)備，RS485通訊接口默認(rèn)不焊接120Ω終端電阻，多臺(tái)設(shè)備組網(wǎng)時(shí)，需要在最后一臺(tái)設(shè)備的RS485接口處添加120Ω電阻（1/4W），以保證通訊質(zhì)量。在復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境和長(zhǎng)距離通訊時(shí)，RS485通訊線使用雙絞屏蔽線。
ZLM3100S驅(qū)動(dòng)器的RS485總線默認(rèn)最大支持32個(gè)節(jié)點(diǎn)，若需要支持更多的節(jié)點(diǎn)需要聯(lián)系我們修改電路配置，或使用RS485中繼器。
圖4 ZLM3100S接線圖
4. 電位器調(diào)速
接好線之后接通電源，電機(jī)就能運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)了，默認(rèn)以1320RPM轉(zhuǎn)速運(yùn)行，如果想要調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，有兩種方式，RS485調(diào)速和電位器調(diào)速，電位器調(diào)速功能默認(rèn)使能，接好電位器后，旋轉(zhuǎn)電位器即可讓電機(jī)在500RPM~1320RPM轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)。
圖5 風(fēng)機(jī)運(yùn)行
若只使用485調(diào)速，為防止誤動(dòng)作，用串口助手軟件以16進(jìn)制發(fā)送命令：01 06 00 06 00 00 69 CB，即可將模擬調(diào)速功能失能。
圖6 模擬調(diào)速功能失能設(shè)置
5. RS485調(diào)速
示例-設(shè)置轉(zhuǎn)速
設(shè)備地址：1
期望轉(zhuǎn)速：1320RPM
● 請(qǐng)求幀
● 應(yīng)答幀
與請(qǐng)求幀一致。
6. 智能風(fēng)機(jī)系統(tǒng)
EsDA +MPC-ZC1工控單板+ ZLM3100S電機(jī)驅(qū)動(dòng)器可快速搭建智能風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)。
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